专利名称：汽车的前部结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车的前部结构，尤其涉及一种在前纵梁与前保险杠加强件之间配置有碰撞盒的汽车的前部结构。
背景技术：
在下述专利文献I所示出的前端组件中，被焊接在前保险杠加强件的后壁部上的碰撞盒被安装于伸出部上，所述伸出部被设置在左右的散热器固定框侧部上。碰撞盒的压溃余量被设定为，大于冷却系统部件的前后尺寸，并且在轻微碰撞时通过仅使碰撞盒及前保险杠加强件变形(损伤)从而对冲击能量进行吸收。由此，防止了轻碰撞时的冷却系统部件的损坏，并且使车身前部的耐损伤性以及修理性得到提高。专利文献1:日本特开2001-219869号公报
发明内容
发明所要解决的课题然而,在发生超过轻微碰撞的碰撞时、即在发生碰撞速度较高的碰撞时，乘员从座椅安全带和安全气囊受到的冲击将变大。特别是，在车头较短的汽车中，由于确保车身前部的变形行程(能量吸收量)比较困难，因此如上所述存在冲击变大的倾向。为了降低这种冲击，优选为，通过使车身地板部的减速度(以下，称为“地板G”)在碰撞初期急剧地增加(上升)，从而降低碰撞中期以后的地板G，由此来降低在碰撞中期以后上升的乘员减速度的最大值。但是，在上述的前端组件中，由于在碰撞盒被完全压溃之前，即，在碰撞盒的轴压缩变形量成为最大之前，地板G不会急剧地增加，因此在这一点上存在改善的余地。用于解决课题的方法考虑到上述事实，本发明的目的在于，提供一种能够使车身前部的耐损伤性以及修理性提高，并且能够在碰撞盒的轴压缩变形量成为最大之前使地板G急剧增加的汽车的前部结构。技术方案I所记载的发明所涉及的汽车的前部结构具备:碰撞盒，其被配置在汽车的前纵梁的前端与前保险杠加强件之间，且其与所述前纵梁相比，对于轴压缩载荷的耐力被设定得较低；压变冲击吸收体，其由具有压变特性的材料构成，且被配置在所述前纵梁的前端与所述前保险杠加强件之间，而且在其与两者中的一方之间，设置有用于容许汽车的前面碰撞时的所述碰撞盒的轴压缩变形的空间，并且，将所述压变冲击吸收体在车辆前后方向上的长度尺寸设定为，当所述碰撞盒的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值相比而较小的设定值以上时，在所述两者之间承受压缩载荷。在技术方案I所记载的汽车的前部结构中，在前纵梁的前端与前保险杠加强件之间，配置有碰撞盒以及 压变冲击吸收体。此外，在该压变冲击吸收体与前纵梁以及前保险杠加强件中的一方之间，设置有用于容许汽车的前面碰撞时的碰撞盒的轴压缩变形(塑性变形)的空间。而且，该压变冲击吸收体在车辆前后方向上的长度尺寸被设定为，当碰撞盒的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值相比而较小的设定值(被预先设定了的值)以上时，在前纵梁与前保险杠加强件之间承受压缩载荷。此处，虽然在汽车的碰撞速度较高时，碰撞盒的轴压缩变形量将变大，但是在本发明中，在碰撞盒的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值相比而较小的设定值以上时，压变冲击吸收体会在前保险杠加强件与前纵梁之间承受压缩载荷(冲击力)。其结果为，压变冲击吸收体在瞬间吸收能量的同时发生硬化，从而使前纵梁所承受的碰撞载荷急剧增力口。由此，能够在碰撞盒的轴压缩变形量成为最大之前，使地板G急剧增加。另一方面,在碰撞盒的轴压缩变形量小于设定值时，即，在汽车的碰撞速度较低时(轻微碰撞时)，压变冲击吸收体不会承受压缩载荷，而是通过碰撞盒的轴压缩变形来吸收碰撞的能量。由此，由于防止了前纵梁的损伤，因此能够提高车身前部的耐损伤性以及修理性。技术方案2所记载的发明所涉及的汽车的前部结构为，在技术方案I所记载的汽车的前部结构中，所述碰撞盒被形成为所述前纵梁侧开口的筒状，所述压变冲击吸收体被收纳在所述碰撞盒内且被固定在所述前纵梁的前端面上。在技术方案2所记载的汽车的前部结构中，由于压变冲击吸收体被收纳在碰撞盒内，因此无需设定用于搭载压变冲击吸收体的新的空间。而且，能够通过碰撞盒来保护通常情况下较软的压变冲击吸收体。技术方案3所记载的发明所涉及的汽车的前部结构为，在技术方案2所记载的汽车的前部结构中，所述压变冲击吸收体被形成为与所述碰撞盒的周壁的截面形状相似的形状，且与所述周壁被配置在相同的轴上。在技术方案3所记载的汽车的前部结构中，被收纳在筒状的碰撞盒内的压变冲击吸收体被形成为与碰撞盒的周壁的截面形状相似的形状(例如，截面为矩形或截面为六边形的筒状)，且与上述 周壁被配置在相同的轴上。由此，能够使来自前保险杠加强件的载荷经由硬化了的压变冲击吸收体而向前纵梁良好地传递。此外，由于压变冲击吸收体被形成为筒状(中空状)，因此能够实现压变冲击吸收体的轻量化。另外，技术方案3所记载的“相同的轴上”无需为很严格地处于相同的轴上，可以容许设计上或制造上的少许的誤差。技术方案4所记载的发明所涉及的汽车的前部结构为，在技术方案2或者技术方案3所记载的汽车的前部结构中，在所述碰撞盒的周壁与所述压变冲击吸收体之间，形成有防止在所述碰撞盒的轴压缩变形时所述周壁与所述压变冲击吸收体发生干渉的间隙。在技术方案4所记载的汽车的前部结构中，由于通过在碰撞盒的周壁与压变冲击吸收体之间所形成的间隙，从而防止了碰撞盒的轴压缩变形时的上述周壁与压变冲击吸收体之间的干渉，因此能够防止由于该干渉而使压变冲击吸收体不慎发生硬化的情况。技术方案5所记载的发明所涉及的汽车的前部结构为，在技术方案2至技术方案4中的任意一个技术方案所记载的汽车的前部结构中，所述碰撞盒被形成为在所述前保险杠加强件侧设置有底壁的有底筒状，在所述底壁上设置有向所述压变冲击吸收体侧鼓出的鼓出部，且所述碰撞盒被构成为，当所述碰撞盒的轴压缩变形量成为所述设定值以上时，所述鼓出部将碰撞到所述压变冲击吸收体。在技术方案5所记载的汽车的前部结构中，在被形成为有底筒状的碰撞盒的底壁上，设置有向压变冲击吸收体侧鼓出的鼓出部，所述压变冲击吸收体被收纳在该碰撞盒内且被固定在前纵梁的前端上。当碰撞盒的轴压缩变形量成为设定值以上时，该鼓出部与压变冲击吸收体发生碰撞，从而使压变冲击吸收体发生硬化。也就是说，在本发明中，能够通过鼓出部在车辆前后方向上的尺寸，来对用于使压变冲击吸收体硬化的上述设定值进行设定(调节)。因此，与对碰撞盒的周壁的尺寸和压变冲击吸收体的尺寸进行变更的情况相比，提闻了设定的自由度。发明效果如以上说明中所述，在本发明所涉及的汽车的前部结构中，能够使车身前部的耐损伤性以及修理性提高，并且能够在碰撞盒的轴压缩变形量成为最大之前使地板G急剧增加。
图1为表示本发明的实施方式所涉及的汽车的前部结构的纵剖视图。图2为作为本发明的实施方式所涉及的汽车的前部结构的结构部件的、压变冲击吸收体的立体图。图3为用于对本发明的实施方式所涉及的汽车发生了时速15公里的偏心刚性障碍物碰撞时的碰撞盒的轴压缩变形量进行说明的、与图1相对应的纵剖视图。图4为用于对本发明的实施方式所涉及的汽车发生了时速25公里的偏心刚性障碍物碰撞时的碰撞盒的轴压缩变形量进行说明的、与图1相对应的纵剖视图。图5为表示本发明的实施方式的比较例的、与图1相对应的纵剖视图。图6为表示比较例所 涉及的汽车发生了时速56公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时的地板G与时间之间的关系的线图。图7为表示本发明的实施方式所涉及的比较例所涉及的汽车发生了时速56公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时的地板G与时间之间的关系的线图。
具体实施例方式以下，利用图1 图7，对本发明的实施方式所涉及的汽车的前部结构10进行说明。另外，图中箭头标记FR表示车辆前方，箭头标记UP表示车辆上方。如图1所示，在本实施方式所涉及的汽车的前部结构10中，在车身的车身前部的前端部上，沿着车辆宽度方向配置有前保险杠加强件12。该前保险杠加强件12例如由铝合金的挤压材料而形成。在前保险杠加强件12的车辆后方处，配置有构成车身框架的左右一对前纵梁14(另外，在图1中，为了便于说明，仅图示了一侧的前纵梁14)。这些前纵梁14被配置在车辆宽度方向两端部的下部上，并被设定为向车辆前后方向延伸的封闭截面结构。此外，在各前纵梁14的前端处，焊接有外周部以凸缘状而突出的金属制的面板14A。在前纵梁14的车辆前方，隔着面板14A而在相同的轴上连结有碰撞盒16。碰撞盒16为，由铝合金等形成的构件，且被形成为，在前保险杠加强件12侧设置有底壁16A，且前纵梁14侧开口的有底的棱筒形状。碰撞盒16的沿着车辆上下方向的高度尺寸被设定为，大于碰撞盒16的沿着车辆宽度方向的宽度尺寸。对于该碰撞盒16,在从车辆前后方向观察时，截面为矩形形状的周壁16B被形成为折皱状，被设置于周壁16B的开口侧的未图示的凸缘部通过螺栓等而被结合固定在前纵梁14的面板14A上。碰撞盒16的底壁16A被设为中央部向车辆后方侧鼓出的鼓出部18。鼓出部18以被平坦地形成的后端面相对于车辆前后方向而大致垂直的方式被配置。此外，在底壁16A的前表面侧，于与鼓出部18相对应的位置处形成有凹部20。在该凹部20中嵌入有前保险杠加强件12的后端部。前保险杠加强件12被焊接在碰撞盒16上，且在前保险杠加强件12与前纵梁14之间配置有碰撞盒16。上述的碰撞盒16与前纵梁14相比，对于轴压缩载荷(即沿着车辆前后方向的压缩载荷)的耐力被设定得较低。因此，在汽车发生了前面碰撞时，碰撞盒16将先于前纵梁14而发生轴压缩变形(塑性变形)。在碰撞盒16的内侧，收纳有压变冲击吸收体24。压变冲击吸收体24由具有压变特性的材料、例如英国的d3o lab公司制造的“d3o ”形成。该“d3o ”为如下的材料，SP，在未施加有冲击时或冲击较弱时是柔软的，但是在被施加有较强的冲击时将瞬间硬化从而发挥优异的能量吸收性能的材料。该压变冲击吸 收体24被形成为，与碰撞盒16的周壁16B的截面形状相似的形状、即棱筒形状(参照图2)。该压变冲击吸收体24与周壁16B被配置在相同的轴上，并且后端面通过例如粘合等方法而被固定在前纵梁14的面板14A上。在该压变冲击吸收体24与碰撞盒16的周壁16B之间，形成有防止在碰撞盒16的轴压缩变形时周壁16B与压变冲击吸收体24发生干渉的间隙26。此外，该压变冲击吸收体24与前述的鼓出部18相比，沿着车辆上下方向的高度尺寸H以及沿着车辆宽度方向的宽度尺寸W被设定得较小，且前端面与鼓出部18的后端面对置。而且，该压变冲击吸收体24被设定为，其沿着车辆前后方向的长度尺寸LI与从鼓出部18的后端面即底壁16A的后端面到面板14A为止的沿着车辆前后方向的长度尺寸L2相比足够短(例如，一半左右)。由此，在压变冲击吸收体24与前保险杠加强件12之间，设置有用于容许碰撞盒16的轴压缩变形的空间28。但是，压变冲击吸收体24的长度尺寸LI被设定为，大于碰撞盒16因碰撞载荷而被完全压溃的状态、即碰撞盒16的轴压缩变形量成为最大的状态下的从鼓出部18的后端面到面板14A为止的沿着车辆前后方向的长度尺寸。也就是说，当碰撞盒16被完全压溃时，虽然鼓出部18将后退至图1中由单点划线Pl所示的位置，但是碰撞盒16的长度尺寸LI被设定为，大于从该单点划线Pl到面板14A为止的沿着车辆前后方向的直线距离L3 (另外，在图1中，单点划线PO表示碰撞盒16被压溃前的鼓出部18的后端面的位置)。因此，在本实施方式中，在汽车的前面碰撞时的碰撞盒16的轴压缩变形量达到该轴压缩变形量的最大值L4之前，鼓出部18的后端面与压变冲击吸收体24的前端面进行碰撞。换言之，当碰撞盒16的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值L4相比而较小的设定值L5以上时(当鼓出部18后退至图1中的由单点划线P2所示的位置时)，鼓出部18的后端面与压变冲击吸收体24的前端面发生碰撞。以考虑轻微碰撞时的车身前部的耐损伤性以及修理性(所谓的耐损伤力)、和碰撞速度较高的碰撞时的乘员保护性能的方式，对该设定值L5进行设定。具体而言,在汽车发生了时速15公里的偏心刚性障碍物碰撞(轻微碰撞)时,鼓出部18后退至图3中所示的位置。也就是说，在该碰撞形式下，以碰撞盒16的轴压缩变形量小于上述设定值L5的方式，对碰撞盒16的材质和各个部分的尺寸、以及压变冲击吸收体24的长度尺寸LI进行设定。此时，鼓出部18不会碰撞到压变冲击吸收体24，而是仅使碰撞盒16进行轴压缩变形。另一方面，在汽车发生了时速25公里的完全重叠刚性障碍物碰撞(碰撞速度较高的碰撞)时，鼓出部18后退至图4中所示的位置。也就是说，在该碰撞形式下，以使碰撞盒16的轴压缩变形量成为上述设定值L5以上的方式，对碰撞盒16的材质和各个部分的尺寸、以及压变冲击吸收体24的长度尺寸LI进行设定。此时，鼓出部18碰撞到压变冲击吸收体24，并且压变冲击吸收体24在前保险杠加强件12与前纵梁14之间承受压缩载荷(冲击力)。
也就是说，在本实施方式中采用了如下的结构，S卩，在轻微碰撞时(时速15公里的偏心刚性障碍物碰撞时)，仅使碰撞盒16进行轴压缩变形,而在超过轻微碰撞的碰撞时(时速25公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时)，随着碰撞盒16的轴压缩变形的进展，冲击力将作用于压变冲击吸收体24上。另外，在本实施方式中采用了如下的结构，S卩，在汽车发生时速25公里以上的完全重叠刚性障碍物碰撞时，被搭载于汽车上的安全气囊装置进行工作。接下来，对本实施方式的作用及效果进行说明。在上述结构的汽车的前部结构10中，当汽车发生时速15公里的偏心刚性障碍物碰撞(轻微碰撞)时，通过来自前保险杠加强件12的载荷而使碰撞盒16进行轴压缩变形，并且鼓出部18后退至图3中所示的位置。此时，鼓出部18不会与压变冲击吸收体24发生碰撞，而是仅使碰撞盒16进行轴压缩变形，并对碰撞的能量进行吸收。由此，由于防止了前纵梁14的损坏，因此提高了车身前部的耐损坏性以及修理性。另一方面，当汽车发生时速25公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时，通过来自前保险杠加强件12的载荷而使碰撞盒16进行轴压缩变形，并且鼓出部18后退至图4中所示的位置。此时，鼓出部18碰撞到压变冲击吸收体24，并且压变冲击吸收体24在前保险杠加强件12与前纵梁14之间承受压缩载荷(冲击力)。其结果为，压变冲击吸收体24在瞬时吸收能量的同时发生硬化，从而使前纵梁14所承受的碰撞载荷急剧增加。由此，使得在碰撞盒16的轴压缩变形量成为最大之前，地板G (车身地板部的减速度)急剧增加。也就是说，在本实施方式中，由于在汽车发生了时速25公里以上的完全重叠刚性障碍物碰撞时，压变冲击吸收体24将发生硬化，因此前纵梁14所承受的碰撞载荷将急剧增力口，其结果为，在碰撞初期的阶段中地板G将急剧上升。相对于此，在图5所示的比较例100中，由于在碰撞盒16被完全压溃之前，前纵梁14所承受的碰撞载荷不会急剧增加，因此如图6所示，与碰撞初期相比在碰撞中期以后地板G将变大。另外，图6为，表示比较例100所涉及的汽车发生了时速56公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时的地板G与时间之间的关系的线图，并且标有符号C的区域为碰撞盒16进行轴压缩变形的区域。如该比较例100所示，当在碰撞中期以后地板G变大时，在碰撞中期以后上升的乘员减速度的最大值将变大。换言之，当在碰撞中期以后地板G变大时，通过该地板G的一次积分而导出的值，即乘员相对于车身地板部的速度将变大。其结果为，乘员通过座椅安全带和安全气囊而被约束时的乘员减速度的最大值变大，从而乘员从座椅安全带和安全气囊承受的冲击将变大。关于此点，在本实施方式中，如图7所示，由于在碰撞初期的阶段中地板G急剧上升，且碰撞中期以后的地板G减少，因此能够降低乘员减速度的最大值。由此，能够减小乘员从座椅安全带和安全气囊承受的冲击。另外，图7为，表示本实施方式所涉及的汽车发生了时速56公里的完全重叠刚性障碍物碰撞时的地板G与时间之间的关系的线图。而且，在本实施方式中，由于压变冲击吸收体24被收纳在碰撞盒16内，因此无需设定用于搭载压变冲击吸收体24的新的空间。另外，还能够通过碰撞盒16来保护通常情况下较软的压变冲击吸收体24。此外，在本实施方式中，被收纳在筒状的碰撞盒16内的压变冲击吸收体24被形成为，与碰撞盒16的周壁16B的截面形状相似的形状的棱筒形状，且与周壁16B被配置在相同的轴上。由此，能够使来自前保险杠加强件12的载荷经由硬化了的压变冲击吸收体24而向前纵梁14良好地传递。此外，由于压变冲击吸收体24被形成为筒状(中空状)，因此能够实现压变冲击吸收体24的轻量化。而且，在本实施方式中，在压变冲击吸收体24与碰撞盒16的周壁16B之间，形成有防止在碰撞盒16的轴压缩变形时周壁16B与压变冲击吸收体24发生干渉的间隙26。由此，能够防止由于周壁16B与压变冲击吸收体24之间的干渉而使压变冲击吸收体24不慎发生硬化的情况。此外，在本实施方式中，碰撞盒16被形成为有底筒状，并且在碰撞盒16的底壁16A上，设置有向压变冲击吸收体24侧鼓出的鼓出部18。该鼓出部18在碰撞盒16的轴压缩变形量成为设定值L5以上时与压变冲击吸收体24发生碰撞,从而使压变冲击吸收体24发生硬化。也就是说，由于能够通过鼓出部18的沿着车辆前后方向的尺寸而对用于使压变冲击吸收体24硬化的设定值L5进行设定(调节)，因此与对碰撞盒16的周壁16B的尺寸和压变冲击吸收体24的尺寸进行变更的情况相比，提高了设定的自由度。另外，虽然在上述 实施方式中，采用了碰撞盒16被形成为有底筒状的结构，但是技术方案I 技术方案4所涉及的发明并不限定于此，也可以采用省略了碰撞盒16的底壁16A的结构，即碰撞盒16被形成为单纯的筒状的结构。此外,虽然在上述实施方式中，米用了在碰撞盒16的底壁16A上设有鼓出部18的结构，但是技术方案I 技术方案4所涉及的发明并不限定于此，也可以采用省略了鼓出部18的结构。此外，虽然在上述实施方式中，采用了碰撞盒16的周壁16B被形成为折皱状的结构，但是技术方案I 技术方案5所涉及的结构并不限定于此，也可以采用省略了折皱的结构。此外，虽然在上述实施方式中，采用了周壁16B的截面形状被形成为矩形形状的结构，但是技术方案I 技术方案5所涉及的发明并不限定于此，例如，也可以采用周壁16B的截面形状被形成为六边形形状或圆形形状的结构。此外，能够对碰撞盒16的形状进行适当变更。此外，虽然在上述实施方式中采用了如下的结构，即，压变冲击吸收体24被形成为与碰撞盒16的周壁16B的截面形状相似的形状，且与周壁16B被配置在相同的轴上，但是技术方案I或技术方案2所涉及的发明并不限定于此，也可以对压变冲击吸收体24的形状及配置进行适当变更。
另外，虽然在上述实施方式中，虽然采用了压变冲击吸收体24被收纳在碰撞盒16内的结构，但是技术方案I所涉及的发明并不限定于此，只需为压变冲击吸收体被配置在前纵梁14的前端与前保险杠加强件12之间的结构即可。 此外，虽然在上述实施方式中，采用了压变冲击吸收体24被固定在前纵梁14的前端面上的结构，但是技术方案I所涉及的发明并不限定于此，也可以采用压变冲击吸收体24被固定在碰撞盒16的底壁16A上的结构。此外，在省略了碰撞盒16的底壁16A的情况下，也可以采用压变冲击吸收体24被固定在前保险杠加强件12的后端面上的结构。 除此之外，本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变更而实施。此夕卜，本发明的权利要 求的范围显然也不限定于上述各个实施方式。
权利要求
1.一种汽车的前部结构，具备: 碰撞盒，其被配置在汽车的前纵梁的前端与前保险杠加强件之间，且其与所述前纵梁相比，对于轴压缩载荷的耐力被设定得较低； 压变冲击吸收体，其由具有压变特性的材料构成，且被配置在所述前纵梁的前端与所述前保险杠加强件之间，而且在其与两者中的一方之间，设置有用于容许汽车的前面碰撞时的所述碰撞盒的轴压缩变形的空间，并且，将所述压变冲击吸收体在车辆前后方向上的长度尺寸设定为，当所述碰撞盒的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值相比而较小的设定值以上时，在所述两者之间承受压缩载荷。
2.如权利要求1所述的汽车的前部结构，其中， 所述碰撞盒被形成为所述前纵梁侧开口的筒状，所述压变冲击吸收体被收纳在所述碰撞盒内且被固定在所述前纵梁的前端面上。
3.如权利要求2所述的汽车的前部结构，其中， 所述压变冲击吸收体被形成为与所述碰撞盒的周壁的截面形状相似的形状，且与所述周壁被配置在相同的轴上。
4.如权利要求2或权利要求3所述的汽车的前部结构，其中， 在所述碰撞盒的周壁与所述压变冲击吸收体之间，形成有防止在所述碰撞盒的轴压缩变形时所述周壁与所述压变冲击吸收体发生干渉的间隙。
5.如权利要求2至权利要求4中的任意一项所述的汽车的前部结构，其中， 所述碰撞盒被形成为在所述前保险杠加强件侧设置有底壁的有底筒状，在所述底壁上设置有向所述压变冲击吸收体侧鼓出的鼓出部，且所述碰撞盒被构成为，当所述碰撞盒的轴压缩变形量成为所述设定值以上时，所述鼓出部将碰撞到所述压变冲击吸收体。
全文摘要
本发明提供一种能够使车身前部的耐损坏性以及修理性提高，并且能够在碰撞盒的轴压缩变形量成为最大之前使地板G急剧增加的汽车的前部结构。在汽车的前部结构(10)中，由具有压变特性的材料构成的压变冲击吸收体(24)被收纳在碰撞盒(16)的内侧且被固定在前纵梁(14)的前端面上。该压变冲击吸收体(24)在车辆前后方向上的长度尺寸(L1)被设定为，当碰撞盒(16)的轴压缩变形量成为与该轴压缩变形量的最大值(L4)相比而较小的设定值(L5)以上时，在前纵梁(14)与前保险杠加强件(12)之间承受压缩载荷。
文档编号B60R19/34GK103228488SQ20118005777
公开日2013年7月31日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者深渡瀬修 申请人:丰田自动车株式会社